沈阳浑南热力有限责任公司 辽宁沈阳 110000
摘要：本文首先阐述了锅炉控制系统原理，接着对系统构成设计进行了探讨。
关键词：PLC；变频控制；锅炉控制
引言：
工业锅炉是消耗能源，产生大气污染、事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。由于锅炉运行效率低、能耗大，环境差、工人劳动强度大，自动化程度低，为了改善这种状况，节约能源，提高锅炉的自动化程度，将交流变频调速和可编程控制器应用于锅炉控制已成为必然的发展趋势。
1锅炉控制系统原理
1.1偏差控制方式
偏差控制是指当热工参数实际采集值与用户设定值之间存在偏差时，系统通过调节某些量来减小偏差，直至实际采集值等于用户设定值为止。但这只是一种理想设计，在实际应用中，由于系统误差的存在，实际采集值不可能等于用户设定值。因此，引入“回差”的概念，即给用户设定值一个可以接受的范围，在此范围内都可认为达到系统设定值。例如锅炉的出水温度设定值为T0，温控回差为h，则当出水温度T满足式时即可。
T0-h≤T≤T0+h
1.2PID控制方式
偏差控制只能输出开关量信号，对于连续调节的设备，则需要过程控制系统中最常用的控制规律-PID控制方式。PID控制，即按偏差的比例（P）、积分（1）、微分（D）控制，是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。实际运行的经验和理论的分析都表明，运用这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能得到满意的结果。PID调节器既能消除余差，改善系统的静态特性，又能加快过渡过程，提高系统的稳定性，改善系统的动态特性，是一种比较完善的调节规律，主要应用于温度控制和压力控制等过程控制系统中，以克服时间响应滞后，得到较好的控制指标。
1.3循环流量控制
锅炉管网系统的一个任务是通过循环泵将出水缸内的热水输送到用户供热管道，并回到回水缸。循环流量控制同样采用偏差控制和PID控制相结合的控制方式。偏差控制设定出水压力范围，当出水压力实际值不在设定范围内时，调节流量，直到出水压力达到要求为止。PID控制在偏差控制的基础上对出水压力进行微调，循环泵系统根据出水压力的设定值与采集到的出水压力的实时数据，通过PID算法将出水压力值控制在设定值附近。其控制采用前述改进PID控制算法与参数整定方法。
1.4燃烧过程控制
供暖锅炉燃烧系统是一个多变量输入、多变量输出、大惯性、大滞后且相互影响的一个复杂系统。当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化，而当改变任一调节量时，也会影响到其他被调量。锅炉燃烧过程自动控制的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应负荷的需要，同时还要保证锅炉安全经济运行。
2系统构成
在采暖热水锅炉中。控制的重点是出水温度、回水温度、出水压力、回水压力，给煤量，鼓风量、炉膛负压以及排烟残氧量。为远至Ⅱ锅炉燃烧工况赶好.保证设备运行安全，满足用户的供热要求.要对补水泵流量，循环泵流量、鼓风机转速、引风机转速与炉排电机转速等进行综合调节。因此，锅炉控制系统包括以下几个控制子系统：恒压补水控制系统、循环流量调节系统咀及燃烧控制系统。
2.1恒压补水控制系统
工业锅炉属于高温、高压设备，其安生性必须放在首位。在锅炉运行时.必须保证补水压力保持在给定恒压点附近.为确保设备安全，提高控制精度，水压变送嚣监测调节精度±0.05MPa。
本系统中可编程控制器根据采集到的补水压力盼实时数据，通过数字PIE）算法计算出补水泵的转速，作为变频器的频率给定，由变频器改变输出给补水泵电机的剐步频率，从而调节了补水泵电机的转速，将补水压力值控制在设定值附近。本系统共有四台补水泵电动机，采用两台变频器控制，每台变频器拖动两台水泵。其控制原理如下（以1，2号补水泵为例，3、4号相同）：根据系统用水量的变化，控制系统工作在4种状态下。开始工作时，系统用水量不多，1号泵变频运行，2号泵停止：当用水量增加，变频器输出频率增加，增加到最高频率时，1号泵切换到工频运行。2号泵变频启动运行；当系统用水量减少时，变频器输出频率减少.减至设定频率时，将1号泵停止，2号泵变频运行：当系统用水量再次增加，1号泵变频启动运行.2号泵切换到工频运行：当系统用水量又减少，将2号泵停止。1号泵变额运行回到初始状态，如此循环运行。
2.2循环流量调节系统
本系统中可编程控制器s7.300根据采集到的出水压力的实时数据，通过数字PID算法计算出循环泵的转速。作为变频器的频率给定，由变频器改变输出给循环泵电机的同步频率，从而调节了循环泵的转速.将出水压力控制在设定值附近。
为了实现循环水处理的优化控制，对6台循环泵，采用两台变频器拖动.一台变频器工作，另一台变频器备用，相当于“一拖六”.工作变频器通过接触器选择，采用随机备用，保证两台变攮器利用率均等。每台水泵电动机均由工作变频器启动，工作变频器控制一台循环泵.其它泵工作在工频状态或处于备用状态.该泵也是通过接触器随机选择，以保证6台泵利用率均等。
当系统用水量增加时，变频器输出频率也相应增加以增加循环泵的转速，当变频器增加到最高频率时，表示当前工作的几台循环泵已不能满足系统用水的要求，此时可以通过PLC控制系统。将该台循环泵切换到工频运行，而另一台循环泵则接上变频器启动。当系统用水量再度增加，这一过程还可以重复进行。当系统用水量减少时.变频器输出频率减少.若减到设定的频率下限时，表示可以有一台水泵电机退出运行。这时.可以通过控制系统。停止该台循环泵的运行，并将另一台正在工频运行的循环泵则切换到变频运行，担负起调节水压的工作。
2.3燃烧控制系统
在锅炉运行中，实现燃烧过程的自动调节是工业锅炉节能的一个重要措施，也是控制难度最大的部分.它是一个多变量输入，多变量输出、大惯性、太滞后且相互影响的一个复杂系统本系统采用模糊控制器来实现鼓风量和给煤机给煤速度的自动调节。具体说来，分解为如几个部分：
（1）通过控制变频调速米调节风媒比。整个燃烧系统的控制环节为串级调节，通过变频调速调节鼓风机与炉捧电机盼转速，进而比例调节鼓风量，同时比例调节给煤量.保持合理的风煤比，使锅炉燃烧正常。
（2）烟气含氧量为副控制信号，根据古氧置来补充控制鼓风量，使锅炉达到节能燃烧。这样的控制系统可满足热负荷波动较大的用户，在供水流量变化±20％时，其供水压力可保证在土0.05Mpa的范围内。
（3）炉膛负压调节系统。以炉膛压力作为单一主控信号，通过改变引风机的速度来调节引风量，与变频谓速器调节鼓风量相配合，实现炉膛的负压调节。此控制方式需要长时间的经验积累才能取得较理想的数据，因此，燃烧调节是工业锅炉计算机控制系统现场调试中工作量摄丈、最复杂的一项工作，同时也是取得经济效益和社会效益的重要环节。
结束语
该系统现已改造完成并投入运彳亍，运行效果良好。由于系统中采用了可编程控制器与交流变频调速技术，因此具有报高的可靠性.抗干扰能力强，使锅炉始终处于最佳工作状态。提高了锅炉的运行效率和燃煤的燃烧效果，不仅节约燃煤，节艟效果明显.而且减少了烟尘和有害气体的排放，具有较好的环保效果。
参考文献：
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